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摘要:現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中,農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,提升農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平,是推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵舉措。不過,就目前而言,我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平相對較低,農(nóng)機(jī)企業(yè)規(guī)模小,一些高端智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械依然以進(jìn)口為主。本文從我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的特點(diǎn)出發(fā),就信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械化中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和討論,希望能夠借助信息技術(shù)來提升農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平。
關(guān)鍵詞:信息技術(shù);農(nóng)業(yè)機(jī)械化;提升措施
前言
雖然在不斷的發(fā)展過程中,我國農(nóng)業(yè)取得了非常顯著的成果,農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)程不斷加快,但是實(shí)際上,相比較發(fā)達(dá)國家,我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平依然整體落后,自主生產(chǎn)的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品以中小型低端產(chǎn)品為主,導(dǎo)致各類農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)成本偏高,在國際市場上缺乏競爭力,一定程度上甚至影響了我國的糧食安全。對此,利用信息技術(shù),提升農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平,成為推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的一項(xiàng)重要舉措。
1我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的特點(diǎn)
當(dāng)前,我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展主要呈現(xiàn)出幾個(gè)比較顯著的特點(diǎn):農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的數(shù)量穩(wěn)步增長。受農(nóng)產(chǎn)品加工、規(guī)模化養(yǎng)殖以及作物大面積生產(chǎn)等現(xiàn)實(shí)需求的影響,市場對于新型農(nóng)業(yè)機(jī)械存在迫切需求,各種新的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備層出不窮,數(shù)量也在穩(wěn)步增長,并且呈現(xiàn)出了高性能、多樣化的特征;農(nóng)機(jī)作業(yè)水平顯著提高。從最初的小麥?zhǔn)崭顧C(jī),到后來的水稻栽植機(jī),再到之后的玉米播種機(jī)、大豆收獲機(jī)等[1],農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)水平不斷提高,標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程度也明顯增長;農(nóng)機(jī)工業(yè)改革持續(xù)深入。在長期的發(fā)展過程中,我國農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的數(shù)量不斷增長,并且初步形成了以國資控股大型企業(yè)為主導(dǎo)、以民營股份合作企業(yè)為豬頭、以外資企業(yè)為補(bǔ)充的農(nóng)機(jī)工業(yè)體系,為農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提高奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。當(dāng)然,在農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)程中,同樣存在不少問題,如農(nóng)機(jī)裝備水平低、農(nóng)機(jī)科技創(chuàng)新力不足等,這些問題的存在阻礙了我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提升,需要相關(guān)部門重視起來,采取有效措施對問題進(jìn)行解決,推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械的健康發(fā)展。
2信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械化中的應(yīng)用
2.1電子監(jiān)控技術(shù)
電子監(jiān)控技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用主要是為了實(shí)現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測工作,通過完善的分布控制技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù),使得管理人員能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行情況,對于一些大型農(nóng)機(jī)設(shè)備,如收割機(jī)等,配合ECU的運(yùn)用,能夠使得智能化自動(dòng)控制的有效實(shí)現(xiàn),而利用預(yù)先設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn)接口,還能夠?qū)崿F(xiàn)對于機(jī)械設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的在線分析和調(diào)整,促進(jìn)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化水平的提高[2]。
2.2參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)
參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)強(qiáng)調(diào)從產(chǎn)品的實(shí)際需求出發(fā),通過對參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化,利用產(chǎn)品圖元將設(shè)計(jì)意圖反映出來,可以將其看作是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的一部分。信息化背景下,伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念也在不斷延伸。在參數(shù)化設(shè)計(jì)中,建模是基礎(chǔ)環(huán)節(jié),強(qiáng)調(diào)基于知識(shí)和行為的綜合信息建模,以農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)為例,零件結(jié)構(gòu)的描述越細(xì)致,則設(shè)計(jì)過程越相似,因此在進(jìn)行建模的過程中,應(yīng)該考慮可重用性問題,縮短設(shè)計(jì)的周期和成本。就目前而言,農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法有很多,而信息技知識(shí)工程理論的完善,更進(jìn)一步推動(dòng)了參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展[3]。
2.3基于KBE技術(shù)的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)
基于KBE的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)以知識(shí)作為基礎(chǔ),通過相應(yīng)的知識(shí)表達(dá)、智能決策等手段,構(gòu)建起完善的專家系統(tǒng),就農(nóng)業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新。在這個(gè)過程中,知識(shí)表達(dá)的方法可以是語義網(wǎng)絡(luò)法、可以是面向?qū)ο蠓ǎ部梢允钱a(chǎn)生式表示法等,能夠通過知識(shí)的獲取、表達(dá)以及綜合利用,針對并不確定的知識(shí)進(jìn)行推力,獲取相應(yīng)的決策能力。在數(shù)字化設(shè)計(jì)中,KBE知識(shí)庫基礎(chǔ)所在,其本身在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的研究中同樣得到了一定程度的發(fā)展,如鄒湘軍通過相應(yīng)的水果采摘機(jī)械手機(jī)構(gòu)及控制的重視模型,實(shí)現(xiàn)了對機(jī)器人連桿結(jié)構(gòu)的分析和運(yùn)動(dòng)控制。不過從目前來看,KBE技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械化中的應(yīng)用依然存在不少瓶頸問題,尤其是面臨大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的全新背景時(shí),如何正確選擇知識(shí),是農(nóng)機(jī)產(chǎn)品創(chuàng)新中需要深入研究的問題。
2.4柔性制造技術(shù)
柔性制造技術(shù)強(qiáng)調(diào)針對不同形態(tài)加工對象開展程序化柔性加工,集成了信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和加工技術(shù),能夠?yàn)樾滦娃r(nóng)機(jī)產(chǎn)品、小批量產(chǎn)品或者個(gè)性化產(chǎn)品的生產(chǎn)提供可靠支撐。以柔性制造技術(shù)生產(chǎn)出的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品,具備較高的質(zhì)量和良好的應(yīng)變能力,生產(chǎn)過程運(yùn)行靈活,能夠?qū)⒃O(shè)備成本壓縮70%以上[4]。將柔性制造技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)產(chǎn)品制造中,能夠顯著提升設(shè)備利用率,減少設(shè)備投資,也可以強(qiáng)化農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的市場應(yīng)變能力,推動(dòng)農(nóng)機(jī)生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化。同時(shí),柔性制造技術(shù)能夠在一定程度上加快農(nóng)機(jī)產(chǎn)品更新,縮短其開發(fā)周期,對于提升農(nóng)機(jī)企業(yè)核心競爭力意義重大。基于此,相關(guān)部門應(yīng)該進(jìn)一步加快柔性制造技術(shù)在農(nóng)業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用,簡化產(chǎn)品生產(chǎn)流程,減少中間庫存環(huán)節(jié),縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期,推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提高。
2.5計(jì)算機(jī)集成技術(shù)
計(jì)算機(jī)集成技術(shù)包含的內(nèi)容眾多,如現(xiàn)代管理技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程等,這些技術(shù)能夠以計(jì)算機(jī)技術(shù)為依托,將產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程中獨(dú)立存在的子系統(tǒng)整合起來。以此為基礎(chǔ)衍生出的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)包含了管理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造以及工程數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等,尤其是工業(yè)4.0技術(shù)的出現(xiàn),更是將未來農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的制造模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐攒浖椭悄芗夹g(shù)提升硬件功能的全新模式[5]。針對計(jì)算機(jī)集成技術(shù)與計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的研究引起了世界各國的重視,與之相關(guān)的各種技術(shù)都得到了迅猛發(fā)展,早在20世紀(jì)90年代,我國將計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)作為了研究重點(diǎn),并將其應(yīng)用到了很多領(lǐng)域,與發(fā)達(dá)國家相比,我國多數(shù)農(nóng)機(jī)企業(yè)在先進(jìn)制造技術(shù)方面發(fā)展緩慢,制造工藝和技術(shù)設(shè)備落后,加上缺乏現(xiàn)代化管理理念,嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提高。對此,應(yīng)該加快對計(jì)算機(jī)集成技術(shù)的推廣和應(yīng)用,以先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)為支撐,縮短產(chǎn)品制造周期,保證管理效果,促進(jìn)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)制造水平的整體提升。
2.6農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航
工業(yè)機(jī)械導(dǎo)航根據(jù)導(dǎo)航方式的不同,可以分為機(jī)械視覺導(dǎo)航、超聲導(dǎo)航、紅外導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航以及激光導(dǎo)航等,配合自動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)對于農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化控制,技術(shù)人員可以依照農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況,設(shè)定好農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)路線,實(shí)現(xiàn)跟蹤行走與自動(dòng)識(shí)別,通過這樣的方式,能夠有效減輕農(nóng)民勞動(dòng)負(fù)擔(dān),提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。例如,西北農(nóng)林科技大學(xué)以農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)為基礎(chǔ),研發(fā)出了一種果園激光測距儀移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化導(dǎo)航,完成水果采摘以及藥物噴灑的自動(dòng)化操作[6]。
3結(jié)束語
我國作為農(nóng)業(yè)大國,推動(dòng)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)中面臨的首要任務(wù),而提升農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平,則是促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。現(xiàn)如今,信息化技術(shù)的飛速發(fā)展,為農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提高帶來了新的契機(jī),將信息技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造中,能夠取得相當(dāng)顯著的效果。當(dāng)前,相比較發(fā)達(dá)國家,我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平整體偏低,雖然取得了一些進(jìn)展,但是也存在不少亟待解決的問題,相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該重視起來,做好技術(shù)的創(chuàng)新工作,以先進(jìn)的信息技術(shù)為支撐,切實(shí)提升農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平。
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作者:馮驥 單位:湖北鐵道運(yùn)輸職業(yè)學(xué)院機(jī)電系